菊粉型果聚糖作为益生元

2016年3月28日 10:12 阅读 652

在大肠中的发酵

      因菊粉和低聚果糖在人类上消化道中不被消化而近乎完整地到达大肠,并被大肠中微生物群作为基质而完全发酵,在升结肠中菊粉被水解,并进一步被常驻菌选择性地发酵。其结果使细菌生物量增加,并增加了短链脂肪酸以及乳酸盐和气体的生成。生产这些分子的最终模式是不同属的细菌间复杂代谢相互作用的结果。利用新技术例如用代谢组学来鉴定细菌代谢产物的生产,用荧光原位杂交与结合流式细胞术的高通量鉴定和定量细菌可使我们深入了解这种发酵过程及其与健康的关系。间接观察实验模型SCFA的含量或肠道不同部位的菊粉或者实验做出某种有关在大肠中典型的定位可以观察菊粉的发酵情况。

      不同哺乳类的消化系统有着各种不同的结构。任何一种动物,在不同生命周期,其胃肠道在解剖学上有着显著不同,其特征表现在不同部位的长度、容积和通过时间以及在不同片段的细菌过度生长上。

      在人类的小肠中细菌含量很低,这可以解释为何90%的菊粉可以达到大肠的原因。在猪和狗的小肠中细菌量为8lgCFU,摄入菊粉的60%~70%可达到盲肠。在鸡、兔从口到回肠通过时间很短,与低聚果糖相比,有大量的未消化菊粉达到盲肠。

      典型哺乳动物的盲肠中的细菌量可达到上消化道的10000~100000倍,非消化性的菊粉从中度细菌发酵的上消化道出来进入盲肠,于是就在盲肠和大肠中被完全发酵,即使是人体实验志愿者摄入剂量多达每天60g,页没有菊粉从粪便中排出。

不同片段的菊苣果聚糖在大肠中的发酵特性

      低聚果糖的发酵快,菊苣片段能在大肠升结肠部分很快被发酵。根据对各种人的摄食实验,看出低聚果糖可明显改变粪便菌群的组成:双歧杆菌一般可增加10倍,而荚膜梭菌受到抑制,对拟杆菌则无影响。

      通过体外发酵实验看出菊粉HP的发酵比低聚果糖慢的多。Reddy等用重氮甲烷诱发抗癌动物模型发生畸变隐性病灶,这个实验动物产生了肿瘤发生前的损伤,特别是在大肠的降结肠部分,实验看出菊粉HP在抑制在降结肠中癌发生的效果比低聚果糖更有效。因而指出发酵更慢的长链菊粉可在更多部分的降结肠中发酵。菊粉HP可改善肠道菌群组成,但由于发酵慢且发酵不强烈,故对肠道菌群组成的影响不够明显。

      天然菊粉在大肠中发酵的性质介于低聚果糖与菊粉HP之间,短链部分发酵得快而长链部分发酵相当慢。天然菊粉明显影响粪便菌群的现象已被反复观察到。有趣的是,在动物营养中,菊粉也许是可取的基料,由于在小肠中细菌过度繁殖,有相当大比例的菊粉达到胃盲囊。

对肠功能和难受性的影响

      由于发酵是在大肠内进行,菊粉能影响大肠的整体功能,如盲肠内容物的酸化平均下降0.9pH单位,而肠腔的酸化平均可下降1.2pH单位,这是由于剂量依赖性的缘故。一种调节若干种大肠盲肠的功能特别与上皮的完整性相关,但在人类方面现在还无证据。一种在盲肠内和盲肠大肠上皮细胞中的黏液蛋白组成的变化已通过大量存在的硫化黏蛋白和少量唾液黏蛋白而得到证实。后一种作用是值得重视的,因为硫化黏蛋白通常与高水平的保护作用有关,而在肠炎或大肠癌患者体内其含量下降。这种作用可以解释给患肠炎大鼠喂食低聚果糖可以刺激黏膜修复的原因。菊粉会增加盲肠内容物腐胺和,盲肠组织中腐胺、精胺及亚精胺浓度。

      大肠中快速和定量的发酵结果导致了细菌生物量的增加,菊粉可影响排便习惯,在饲料中含有菊粉或低聚果糖的情况下,实验鼠粪便量平均可以增加1.5倍,其效果取决于剂量。

      另一个用小猎兔犬做的实验,饲料中含低聚果糖或菊粉8%,同样看出粪便量可增加到1.3~1.6倍。在人类实验中看出菊粉的粪便量指数和低聚果糖的SBI与其他可发酵膳食纤维例如果胶质或树胶的SBI,相近。

      像预期那样,对粪便量的影响取决于剂量的膳食中其他纤维的摄入量。一例对照膳食研究的记录中表明,人类食用菊粉和低聚果糖可使粪便量增加,每摄入1g低聚果糖便量增加1~2g。给绝经妇女摄食低聚果糖,湿便和干便都明显增加,每摄入1g低聚果糖可增加粪便含水量,这是增加粪便量的另一原因。刺激大肠运动是由于增加了SCFA的生产;此外还可使粪便正常化,特别是对于轻度便秘者效果更佳明显。

      大肠中的这些作业并非是菊粉天然物理化学性质,而是由于发酵及由此造成的细菌生物量的增加所致。

      与任何非消化碳水化合物一样,在大肠中低聚果糖和菊粉发酵结果就产生SC-FA和细菌的生物量并生产气体。在低聚果糖和菊粉剂量高时产生的气体过多就会由呼吸排出并引起膨胀。可引起以上现象的低聚果糖和菊粉剂量因个体不同而有很大差异,人类合理的日常摄取量,研究结果认为是每天10g,其反应是轻微的,不致引起不适感觉,大多数的观察对人类营养起作用时的剂量是每天5~10g。

      需注意的是,对剂量会出现适应,当菌群组成发生改变,不适感会减轻。Coudray曾在2周内将菊粉日剂量提高到40g来进行适应性的研究,据志愿者反应,有气胀感,但并不强烈。

      可以得出结论,大多数的肠道副反应是气胀,但这些症状都很轻微,而且只在摄食高剂量时发生。从接受性来看,菊粉和低聚果糖与双塘乳酮糖相比具有分子量相对较大的优点,因为渗透压及其所引起的腹泻与分子量成反比,因此菊粉与低聚果糖并不是倾泻剂。

在大肠中的发酵 因菊粉和低聚果糖在人类上消化道中不被消化而近乎完整地到达大肠,并被大肠中微生物群作为基质而完全发酵,在升结肠中菊粉被水解,并进一步被常驻菌选择性地发酵。 °菊粉型果聚糖作为益生元 ​​​​

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